大全新能源突破多晶硅四氯化硅氢化技术

        近日，大全新能源宣布突破多晶硅四氯化硅氢化关键技术。据悉，生产多晶硅同时产生的大量四氯化硅，可以回收再转化成生产多晶硅的原材料，但过去由于技术不成熟，造成这种原材料的大量浪费。4月12日获悉，市级科技攻关重点项目“多晶硅生产中四氯化硅氢化关键技术研究与应用”正式结题验收。这种回收利用技术目前已达到国内领先水平。

多晶硅是光伏产业的原材料。项目承担单位重庆大全新能源有限公司有关负责人坦言，多晶硅的副产物四氯化硅，可以转化为生产多晶硅的原材料三氯氢硅，但如果四氯化硅难以回收，那么多晶硅的原材料很大程度上就被浪费了，而且还会对环境造成影响。更重要的是，企业的产能得到很大释放，从过去每年3300吨产能，上升到了每年4500吨产能。

据了解，该项目由重庆大全新能源公司与重庆大学联合进行技术攻关，总投入约1600万元，通过突破四氯化硅制备三氯氢硅的产业化关键技术，建成了四氯化硅制备三氯氢硅的产业化装置，并申请了4项专利。从效果上来看，已达到目前国内领先水平，基本上实现了四氯化硅的全部回收利用，也减少了多晶硅生产过程中的环境污染问题。

通过四氯化硅的回收和重复利用，多晶硅生产成本得到很大降低。目前，企业已经对生产线进行了改造，共有8套装置已经实现了产业化应用。经测算，每年企业可节约3000余万度用电，回收四氯化硅1万余吨。多晶硅的原材料三氯氢硅的市场价在每吨5000元左右，加上节约的电量，总体折算下来，可节约7000余万元费用。

目前利用四氯化硅主要有三种途径，即制备气相法白炭黑技术、热氢化制备三氯氢硅技术和氯氢化制备三氯氢硅技术。

气相法白炭黑用途广泛、附加值高，用四氯化硅制备气相法白炭黑技术是有效利用四氯化硅的理想方式。四氯化硅在氢氧火焰中高温水解可生成气相法白炭黑(纳米级白色二氧化硅粉末)，每吨四氯化硅可生成0.35吨白炭黑，我国已有少数多晶硅企业拟采用此技术解决副产四氯化硅问题。但该工艺存在一个难以回避的问题，那就是白炭黑有限的市场容量。2008年全球气相法白炭黑的消耗量为11万吨，预计2012年消耗量为15万吨，届时我国多晶硅企业将副产135万～180万吨四氯化硅，采用该工艺可转化生产白炭黑47万～63万吨，远高于市场容量。由此可见，单纯采用气相法白炭黑技术无法消化数量如此庞大的四氯化硅。此外，多晶硅生产过程中副产的四氯化硅纯度高，磷、硼以及金属杂质含量极低，将其用于生产气相法白炭黑也是一种资源浪费。

热氢化技术是将四氯化硅和氢气在1250℃左右的温度下反应生成三氯氢硅和氯化氢。此技术必须辅以气体分离装置和三氯氢硅合成装置以分离反应产物和处理氯化氢，故其投资大、占地多。除此之外，热氢化技术还存在以下缺点：反应温度高、工艺流程复杂、装置操作难度大；加热器采用碳-碳复合材料，只能引进，成本高；对原料纯度要求高，无法解决多晶硅生产过程中副产的二氯硅烷；转化率低、能耗高。由于存在上述缺点，尤其是能耗高，每生产1吨三氯氢硅耗电3200～3500千瓦时，目前发达国家已淘汰此技术。

利用四氯化硅生产三氯氢硅从技术路线上看，氯氢化(又称冷氢化)技术比热氢化技术更为理想和先进。它是将四氯化硅、氯化氢、氢气与硅粉在500℃温度下反应生成三氯氢硅。该技术具有以下优点：装置单一、投资小、占地少；反应温度低、操作稳定；对原料纯度要求低，多晶硅生产过程中副产的二氯硅烷可与四氯化硅发生歧化反应生成三氯氢硅；转化率高、能耗低，每生产1吨三氯氢硅耗电850～1000千瓦时。氯氢化技术成功地将多晶硅生产过程中副产的四氯化硅、氯化氢、二氯硅烷转化为三氯氢硅，实现了多晶硅生产的密闭循环，避免了污染物排放，是一种理想的生产技术。但此技术现被个别发达国家所垄断。